Aus mehreren Gründen werden NMOS-Transistoren im digitalen Schaltungsdesign häufiger verwendet als PMOS. Ein wesentlicher Vorteil von NMOS-Transistoren ist ihre höhere Elektronenmobilität im Vergleich zu Löchern in PMOS-Transistoren, was schnellere Schaltgeschwindigkeiten ermöglicht. Dieser Vorteil führt zu einem schnelleren Betrieb von Logikgattern und Schaltkreisen, die mit NMOS-Technologie gebaut wurden, wodurch sie für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Mikroprozessoren und Speicherschaltkreise geeignet sind. Darüber hinaus können NMOS-Transistoren im Vergleich zu PMOS mit einfacheren Herstellungsprozessen und zu geringeren Kosten hergestellt werden, was zu ihrer weiten Verbreitung in digitalen Logikdesigns beiträgt.
Beim Entwurf von Logikgattern werden NMOS-Transistoren gegenüber PMOS vor allem aufgrund ihrer schnelleren Schaltgeschwindigkeiten und geringeren Herstellungskosten bevorzugt. NMOS-Logikgatter können im Vergleich zu PMOS-Pendants eine höhere Leistung und Effizienz hinsichtlich Geschwindigkeit und Stromverbrauch erreichen. Diese Effizienz ergibt sich aus der Tatsache, dass NMOS-Transistoren mit Elektronen als Ladungsträgern arbeiten, die sich schneller durch das Halbleitermaterial bewegen können als Löcher in PMOS-Transistoren. Daher eignen sich NMOS-Logikgatter gut für Anwendungen, die eine schnelle Datenverarbeitung und einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb erfordern, beispielsweise in modernen Mikroprozessoren und digitalen Signalprozessoren.
In bestimmten Anwendungen wird die NMOS-Technologie aufgrund ihres einfacheren Schaltungsdesigns und des schnelleren Betriebs häufig der CMOS-Technologie (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) vorgezogen. Während die CMOS-Technologie sowohl NMOS- als auch PMOS-Transistoren kombiniert, um einen geringen Stromverbrauch und eine hohe Störfestigkeit zu erreichen, können NMOS-Transistoren allein schnellere Schaltgeschwindigkeiten und einfachere Schaltungskonfigurationen bieten. Bei Anwendungen, bei denen die Geschwindigkeit von größter Bedeutung ist, beispielsweise im Hochleistungsrechnen und in der Telekommunikation, können NMOS-basierte Designs anstelle von CMOS-Implementierungen gewählt werden, um strenge Geschwindigkeitsanforderungen zu erfüllen, ohne Kompromisse bei der Gesamtleistung einzugehen.
PMOS-Transistoren nehmen im Vergleich zu NMOS-Transistoren typischerweise mehr Chipfläche ein, da sie eine geringere Mobilität und eine größere physische Größe haben, die zum Erreichen ähnlicher elektrischer Eigenschaften erforderlich ist. Bei Halbleiterfertigungsprozessen sind PMOS-Transistoren im Allgemeinen größer als NMOS-Transistoren, was zu einem höheren Chipflächenverbrauch führt. Dieser größere Flächenbedarf für PMOS-Transistoren kann sich auf die Gesamtgröße des Chips und die Herstellungskosten auswirken und macht die NMOS-Technologie für Designs attraktiver, bei denen die Minimierung der Chipgröße und -kosten entscheidende Faktoren sind.
NMOS-Transistoren sind aufgrund der höheren Beweglichkeit von Elektronen im Vergleich zu Löchern in Halbleitermaterialien im Allgemeinen schneller als PMOS-Transistoren. Elektronen sind negativ geladene Teilchen und bewegen sich schneller durch den Halbleiterkanal von NMOS-Transistoren, wenn eine Spannung an den Gate-Anschluss angelegt wird. Diese schnellere Mobilität ermöglicht ein schnelleres Ein- und Ausschalten von NMOS-Transistoren, was zu kürzeren Ausbreitungsverzögerungen und schnelleren Reaktionszeiten in digitalen Schaltkreisen führt. Daher wird die NMOS-Technologie in Anwendungen bevorzugt, bei denen Geschwindigkeit und Leistung im Vordergrund stehen, beispielsweise bei Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitung, Speicherzugriff und digitalen Signalverarbeitungsanwendungen.